2112年，人类世界的科技文明高度发达，越来越多的智能机器人得到开发，深入到城市的各个角落为人类提供服务。以照顾婴儿为目的得到开发的猫型机器人哆啦A梦（大山のぶ代 配音）意外从流水线跌落，险些栽入熔化炉中，关键时刻幸亏得到了猫型舞者型机器人哆啦咪子（皆口裕子 配音）的救助才幸免于难。可是哆啦A梦在班里的成绩实在糟糕，只得调往另外一个班级。在这里，他重逢了哆啦咪子，也结识其他的朋友。不久之后，机器人展销会召开，哆啦A梦即将遇见他的小主人世修（太田淑子 配音）以及宿命中的伙伴……